Pyrolyyttinen grafiitti – huoneenlämpöinen, ympäristöpaineinen suprajohtaja?

Vuosikymmenten ajan tiedemiehet ovat pyrkineet muutamiin harvinaisiin saavutuksiin, joita usein kutsutaan kunkin alan ‘pyhäksi graaliksi’. Puhdistetun energian tuotannossa tämä olisi Ydinfuusio – sama prosessi, joka antaa energian Auringolle ja voisi tarjota lähes rajattoman energian ilman haitallisia päästöjä. Materiaalitieteen osalta se on huoneenlämpöinen, ympäristöpaineinen (RT-AP) suprajohtaja.

Tällainen kehitys mahdollistaisi energian siirron käytännössä ilman häviöitä, mullistaen sähköverkkomme ja mahdollistaen valtavat harppaukset elektroniikassa ja laskennassa. Tästä syystä kesällä 2023 maailma oli jännittyneenä, kun uutinen levisi, että aine nimeltä LK-99, jonka väitettiin toimivan RT-AP-suprajohtajana, oli löydetty. Vaikka myöhemmät tutkimukset osoittivat, ettei näin ollut, tiedemiehet eivät ole lannistuneet löytämään todellista ratkaisua.

Tämän mielessä, äskettäin julkaistu artikkeli Advanced Quantum Technologies -lehdessä, jonka ovat kirjoittaneet Sveitsiläiseen Terra Quantumiin sidonneet tutkijat, saattaa olla edistysaskel tällä saralla, ja siinä todetaan,

Olemme raportoineet ensimmäisen koskaan havaitun globaalin huoneenlämpöisen suprajohtavuuden ympäristöpaineessa.

Kyseinen materiaali, jonka väitetään täyttävän tämän kuvauksen, tunnetaan nimellä pyrolyyttinen grafiitti.

Onko pyrolyyttinen grafiitti ensimmäinen RT-AP-suprajohtaja?

Artikkelissa ‘Global Room-Temperature Superconductivity in Graphite’ tutkijaryhmä havaitsi, mitä he uskovat olevan huoneenlämpöinen suprajohtavuus ‘korkeasti suuntautuneessa, puhdistetussa pyrolyyttisessä grafiitissa (HOPG), jossa on tiheä rinnakkaisten viivadefektien järjestelmä’.

Tutkimus toteaa, että se tallensi sekä moniterminaalisia että magnetoitumismittauksia – joista jokainen osoitti suprajohtavuuden ominaisuuksia yli 300 K lämpötiloissa.

Vaikka materiaalin käyttäytymisen syitä ei vielä täysin ymmärretä, tutkimuksen takana oleva tutkijaryhmä esitti teorian siitä, mitä tapahtuu.

Perusperiaate, jonka olemme löytäneet, on se, että pinnoitettujen materiaalien lineaariset defektit aiheuttavat voimakkaita venymägradienttien vaihteluita, jotka indusoivat elektronien paikallisen parittelun kondensaattipisaroiksi, jotka muodostavat JJA:n kaltaisia rakenteita tasoissa. Globaali suprajohtavuus syntyy sitten tunkeutumiskytkentöjen vaikutuksesta, jotka yhdistävät suprajohtavat pisarat. Jos pisarat ovat riittävän pieniä, voidaan odottaa melko korkeaa kriittistä suprajohtavuuslämpötilaa.

Mielenkiintoista on, että vaikka artikkeli keskittyi pyrolyyttisen grafiitin havaintoihin, tiimi toteaa, että sen teoria voi ulottua myös muihin materiaaleihin, ja sanoo, että ‘…työssämme tutkittuja ideoita ja käsitteitä ei rajoitu vain grafiittiin. Teoreettinen mallimme on melko yleinen ja ohjaa, mistä etsiä lisää huoneenlämpöisiä suprajohtavia materiaaleja.’ materiaaleja

Jäävät suprajohtajan epäilykset

Ylittäen inkrementaalisen kehityksen

Jos tarkastelee jääviä epäilyksiä toisen RT-AP-suprajohtajaväitteen ympärillä, on helppo innostua, sillä tällainen löytö olisi suuri harppaus materiaalitieteen alalla.

Yleensä tieteellinen edistyminen tapahtuu inkrementaalisina harppauksina, joissa jokainen askel perustuu hieman edelliseen. Ajoittain kuitenkin tapahtuu läpimurto, jolla on potentiaali merkittävästi nopeuttaa kykyjämme ja ymmärrystämme kerralla. Kun päivä koittaa, jolloin RT-AP-suprajohtaja löydetään, siitä epäilemättä pidetään läpimurtona.

Se mullistaisi välittömästi useita aloja mahdollistamalla ennennäkemättömät tehokkuudet energiansiirrossa, muuttaen sähköjärjestelmiä ja avaten uusia rajoja elektroniikassa sekä magnetismipohjaisissa teknologioissa. Tällä hetkellä epäilykset kuitenkin jatkuvat.

Suuret potentiaaliset hyödynsaajat RT-AP-suprajohtajasta

Kuten mainittiin, RT-AP-suprajohtajan löytäminen toisi valtavia edistysaskeleita monille teollisuudenaloille. Alla on esimerkkejä julkisesti noteeratuista yrityksistä, jotka tarjoavat erilaisia tuotteita/palveluita ja jotka hyötyisivät erityisesti tällaisesta kehityksestä.

*Alla olevat luvut olivat kirjoitushetkellä tarkkoja, mutta ne voivat muuttua. Mahdollisten sijoittajien tulisi tarkistaa mittarit*

1. American Electric Power Company

(AEP )

Suuren sähköyhtiönä American Electric Power Company on yksi monista vastaavista yrityksistä, jotka voisivat hyötyä merkittävästi huoneenlämpöisistä, ympäristöpaineisista suprajohtajista. Nämä suprajohtajat voisivat merkittävästi parantaa sähköverkkojen siirto-energian tehokkuutta, vähentäen energiahäviöitä ja käyttökustannuksia. Tämä mahdollistaisi yritykselle tehokkaamman ja luotettavamman sähkönjakelun, mikä voisi johtaa kasvaneeseen kannattavuuteen ja vahvempaan markkina-asemaan uusiutuvan energian integroinnissa.

2. Nvidia

(NVDA )

Nvidia, joka tunnetaan grafiikkasuorittimistaan (GPU) ja tekoälyteknologiastaan, voisi hyödyntää huoneenlämpöisiä suprajohtajia parantaakseen laskentatehoa merkittävästi. Tämä edistys voisi johtaa tehokkaampiin ja energiatehokkaampiin GPU:ihin, tarjoten merkittäviä etuja korkean suorituskyvyn laskennassa ja tekoälysovelluksissa. Tulosena oleva teknologinen harppaus voisi asettaa Nvidian seuraavan sukupolven laskentateknologian eturintamaan.

3. Tesla

(TSLA )

Tesla, sähköajoneuvojen ja akkuteknologian johtaja, voi hyötyä merkittävästi huoneenlämpöisten suprajohtajien kehityksestä. Tämä teknologia voisi johtaa tehokkaampiin sähkömoottoreihin, parannettuihin akkuvarastoratkaisuihin ja nopeampiin latausmahdollisuuksiin. Suprajohtajien integrointi Teslan ajoneuvoihin ja energiat tuotteisiin voisi myös parantaa niiden suorituskykyä ja tehokkuutta huomattavasti, mikä saattaisi vahvistaa Teslan jo vaikuttavaa markkinajohtajuutta sähköajoneuvosektorilla.